بررسی خصوصیات رئولوژیکی قیر اصلاح شده با پودر لاستیک و گیلسونایت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، واحد ملارد، دانشگاه آزاد اسلامی، ملارد، تهران، ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد ملارد، دانشگاه آزاد اسلامی، ملارد، تهران، ایران

3 گروه مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی رحمان، رامسر، مازندران، ایران

چکیده

هدف از این مقاله بررسی افزودنی پودر لاستیک و پودر قیر معدنی گیلسونایت بر خواص رئولوژیکی و  عملکردی قیر می­باشد. در این تحقیق از پودر قیر معدنی گیلسونایت به عنوان افزودنی در درصدهای (0%، 10%،20%، 30% و 40%) در قیر استفاده شد. هم چنین به منظور محدود کردن کاهش درجه نفوذ قیر از 30 دهم میلی­متر در دمای 25 درجه سانتی­گراد، درصد گیلسونایت به میزان 30% ثابت در نظر گرفته شده و درصدهای پودر لاستیک به میزان  (5%، 10%،15%، 20% ) متغیر در نظر گرفته شده است.  جهت بررسی خصوصیات عملکردی قیر آزمایشات درجه نفوذ، نقطه نرمی، مقاومت خاصیت انگمی، حساسیت دمایی، رئومتر برش دینامیکی، رئومتر تیرچه خمشی، ویسکومتر دورانی و آزمایش خزش-باربرداری با تنش چندگانه (MSCR)  انجام شد. نتایج نشان داد نتایج نشان داد پارامتر G*/Sind با افزودن گیلسونایت افزایش می یابد. همچنین پودر لاستیک سبب افزایش مقدار پارامتر G*/Sind می­گردد و به ازای افزایش درصد افزودنی روند افزایشی برای پارامتر شیارشدگی اتفاق می افتد. همچنین اضافه کردن پودر­گیلسونایت سبب افزایش مقادیر G*.Sind و اضافه نمودن پودر لاستیک سبب کاهش مقادیر G*.Sind می­گردد. پارامتر (Jnr) با افزودن گیلسونایت و پودر لاستیک کاهش می یابد. مقادیر کمتر (Jnr) نشان­دهنده مقاومت بیشتر مخلوط ساخته شده با آن قیر یا حساسیت کمتر مخلوط نسبت به شیارشدگی می­باشد. نتایج مقادیر بهتری را برای افزودنی پودر لاستیک نسبت به گیلسونایت به تنهایی
نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Rheological Behaviour Asphalt Binders Containing Gilsonite and Crumb Rubber

نویسندگان [English]

  • Farzin Poorheydari Mamaghani 1
  • Alireza Ameli 2
  • Seyed Rohalah Moafimadani 3
1 M.Sc., Student, Department of Civil Engineering, Malard Branch, Islamic Azad University, Malard, Tehran, Iran.
2 Department of Civil Engineering, Malard Branch, Islamic Azad University, Malard, Tehran, Iran.
3 Department of Civil Engineering, Rahman Institute of Higher Education, Ramsar,Mazandaran, Iran.
چکیده [English]

The purpose of this paper is to investigate the effect of rubber powder and Gilsonite powder on the rheological properties of bitumen. In this study, the gilsonite powder was used as additive in percentages (0 %, 10 %, 20 %, 30 % and 40 %)in bitumen. Also, in order to limit the degree of penetration to 30 - deci mm at 25 C, the Gilsonite percentage is considered to be 30 % fixed and the percentages of rubber powder are considered to be 30 %, 10 %, 15 %,
20 %). In order to investigate the performance characteristics of bitumen, the penetration, softening point, ductility, dynamic shear rheometer, bending beam rheometer, rotational viscosity, multiple stress creep recovery (MSCR) tests were performed. Results showed that the G */ Sind parameter increases with addition to gilsonite. Also, rubber powder causes an increase in the value of G * / Sind parameter and the rutting parameter increases by addition of crumb rubber percentage. The addition of gilsonite powder causes an increase in values of G *. Sind and adding crumb rubber powder cause a decrease in values of G *Sin d. it is found that the parameter (Jnr) decreases with addition of gilsonite and rubber powder. The lower values (Jnr) indicates the further resistance of the mixture made with the bitumen or less rutting sensitivity. The results show better values for rubber powder additive compared to Gilsonite.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Binder Rheology
  • Gilsonite
  • crumb rubber
  • industrial wastes
-Aflaki, S. and Tabatabaee, N., (2009), “Proposals for modification of Iranian bitumen to meet the climatic requirements of Iran”, Construction and Building Materials, 23 (6) ,
pp. 2141-2150.
-Ameri, M., Mansourian, A., Ashani, S. S., and Yadollahi, G., (2011), “Technical study on the Iranian Gilsonite as an additive for modification of asphalt binders used in pavement construction”, Construction and Building Materials, 25(3), pp. 1379-1387.
-Ameri, M., Mansourian, A. and Sheikhmotevali, A. H., (2012), “Investigating effects of ethylene vinyl acetate and gilsonite modifiers upon performance of base bitumen using Superpave tests methodology”, Construction and Building Materials, 36, pp. 1001- 1007.
-­Ameri, M., Mirzaiyan, D., & Amini, A. (2018), “Rutting resistance and fatigue behavior of gilsonite-modified asphalt binders”, Journal of Materials in Civil Engineering, 30(11), 04018292.
-Amirkhanian and W. Franzese, (2001), "Establishment of an Asphalt Rubber Technology Service (ARTS)," in Beneficial Use of Recycled Materials in Transportation Applications.
-­Arabani, M., Babamohammadi, S., & Azarhoosh, A. R., (2015), “Experimental investigation of seashells used as filler in hot mix asphalt”, International Journal of Pavement Engineering, 16(6), pp.502-509.
-­Arabani, M., Tahami, S. A., & Taghipoor, M.­, (2017), “Laboratory investigation of hot mix asphalt containing waste materials, Road Materials and Pavement Design”, 18(3),
pp.713-729.
-Djakfar, L., Bowoputro, H., Prawiro, B. and Tarigan, N., (2015), “Performance of recycled porous hot mix asphalt with gilsonite additive. Advances in Civil Engineering.
-Federal Highway Administration, (2002), "User Guidelines for Waste and Byproduct Materials in Pavement Construction," Washington, D.C.
- Fini, E. H., Al-Qadi, I. L., You, Z., Zada, B., & Mills-Beale, J., (2012), “Partial replacement of asphalt binder with bio-binder: characterisation and modification”, International Journal of Pavement Engineering, 13(6), pp.515-522.
-Gómez-Meijide, B., Pérez, I., Airey, G., & Thom, N., (2015), “Stiffness of cold asphalt mixtures with recycled aggregates from construction and demolition waste”, Construction and Building Materials, 77, pp.168-178.
- Huang, X. Shu., Q. Dong, J. Shen, (2010), “Laboratory evaluation of moisture susceptibility of hot-mix asphalt containing cementitious fillers, J. Mater. Civ. Eng. 22 (7),  pp.667–673.
- Kandhal, P. S., (1993), “Waste materials in hot mix asphalt—An overview”, In Use of waste materials in hot-mix asphalt. ASTM International.
-Khalili, M., Jadidi, K., Karakouzian, M., & Amirkhanian, S., (2019), “Rheological properties of modified crumb rubber asphalt binder and selecting the best modified binder using AHP method”, Case Studies in Construction Materials, 11, e00276.
- Liang, M., Liang, P., Fan, W., Qian, C., Xin, X., Shi, J., & Nan, G., (2015), “Thermo-rheological behavior and compatibility of modified asphalt with various styrene–butadiene structures in SBS copolymers”, Materials & Design, 88, pp.177-185.
-Liu, J. and Li, P., (2008), “Experimental study on Gilsonite-modified asphalt”, In Proceedings of the 2008 Airfield and Highway Pavements Conference, pp. 15-18.
- Lesueur, D., (2009), “The colloidal structure of bitumen: Consequences on the rheology and on the mechanisms of bitumen modification. Advances in colloid and interface science”, 145(1-2), pp.42-82.
-Mirzaiyan, D., Ameri, M., Amini, A., Sabouri, M., & Norouzi, A., (2019), “Evaluation of the performance and temperature susceptibility of gilsonite-and SBS-modified asphalt binders. Construction and Building Materials”, 207,
pp.679-692.
-Ren, S., Liang, M., Fan, W., Zhang, Y., Qian, C., He, Y., & Shi, J., (2018), “Investigating the effects of SBR on the properties of gilsonite modified asphalt”, Construction and Building Materials, 190, pp.1103-1116.
-­Rusbintardjo, G., Hainin, M. R., & Yusoff, N. I. M., (2013), “Fundamental and rheological properties of oil palm fruit ash modified bitumen”, Construction and Building Materials, 49, pp.702-711.
-­S. Serin, N. Morova, M. Saltan, S. Terzi, (2012), “Investigation of usability of steel fiberin asphalt concrete mixtures, Constr. Build. Mater”, 36, pp.238–244.
-Sengoz, A., (2005), “Topal, Use of asphalt roofing shingle waste in HMA, Constr. Build. Mater”, 19 (5) (2005) pp.337–346.
-Suo, Z. and Wong, W. G., (2009), “Analysis of fatigue crack growth behavior in asphalt concrete material in wearing course”, Construction and Building Materials, 23(1), pp. 462-468 .
-Xiao. F., (2006), "Development of fatigue predictive models of rubberized asphalt concrete (RAC) containing reclaimed asphalt pavement (RAP) mixtures," Phd, Clemson University.
-­Ziari, H., Babagoli, R., & Akbari, A., (2015), “Investigation of fatigue and rutting performance of hot mix asphalt mixtures prepared by bentonite-modified bitumen”, Road Materials and Pavement Design, 16(1), pp.101-118.